Энергия на удержание стрелки компаса

[nibenimed]

Вопрос вроде школьный, но я немного запутался.
Вспомним известный опыт с компасом, доказывающий связь электричества и магнетизма:

Стрелка компаса будет отклонена от направление на истинный север и удерживаться в таком противоестественном положении все время, пока течет электрический ток.
Мой вопрос касается источника энергии, расходуемой на удержания стрелки в противоестественном положении.
Как я себе понимаю, этим источником является батарейка. И доказательством правильности такого ответа может стать проведения опыта по измерению и сравнению времени разряда батарейки в двух экспериментах - без компаса и с компасом, находящимся рядом с проводом всё время, пока течет ток, вплоть до момента разряда батарейки.
Если в первом эксперимента, без компаса, замер (условно, пусть) выдаст значение 1 час, то во втором эксперименте, с компасом, замер (условно, пусть) выдаст значение 59 мин 59 сек. Уменьшение времени на 1 сек во втором эксперименте будет признаком увеличения потребления энергии от батарейки в единицу времени. Из чего можно сделать вывод, что это прибавка потребления энергии потрачена на удержание стрелки компаса в противоестественном положении.
Сомневаюсь, правильно ли я понимаю. Будет ли на практике в эксперименте выявлена эта 1 секунда? Вообще расходуется ли какая-то дополнительная энергия от батарейки, или от другого источника, на удержание стрелки компаса в противоестественном положении.
На другом форуме мне один человек, считающий себя знатоком электромагнетизма, сказал однозначно - нет, энергии на удержание стрелки компаса вообще ниоткуда не расходуется. По его мнению в обоих экспериментах замер выдал бы одинаковое значение 1 час. Но не пояснил, как такое может быть без нарушения закона сохранения энергии. Просто отказался отвечать и всё. Ушел от ответа.
Надеюсь на вашу помощь. Спасибо.

[arseniiv]

Магнитное поле самой стрелки, конечно, влияет на ток в проводе, но можете прикинуть, насколько. Наверняка для данной установки тепловые потери в проводе (и батарейке) будут больше. Постоянное же магнитное поле, создаваемое проводом, не требует для поддержания ничего, в чём можно убедиться, взяв сверхпроводящий контур и заставив течь по нему ток — магнитное поле появится, но дальше, пока сверхпроводимость не нарушена, всё будет замечательно, никакой траты энергии.

[EUgeneUS]

nibenimed
Дорогой товарищ, умоляю! Не путайте силу и энергию!
Никакой энергии на удержание не расходуется.

[wrest]

nibenimed в сообщении #1264112 писал(а):

Мой вопрос касается источника энергии, расходуемой на удержания стрелки в противоестественном положении.

Энергия нужна только чтобы повернуть стрелку из начального положения. Чтобы удерживать - энергия не нужна.
Вместо батарейки и провода берёте постоянный магнит и подносите к компасу. Стрелка отклонится и будет в отклоненном положении неопределенно долго, при это магнит не "сядет".

[amon]

nibenimed в сообщении #1264112 писал(а):

Стрелка компаса будет отклонена от направление на истинный север и удерживаться в таком противоестественном положении все время, пока течет электрический ток. Мой вопрос касается источника энергии, расходуемой на удержания стрелки в противоестественном положении.

Аналогичный вопрос. Есть пружина, её естественное положение - разжатое. Сожмем пружину и завяжем в этом противоестественном положении веревкой (бантиком). Что будет источником энергии веревки? Сколько энергии израсходует веревка (и, особенно, бантик), если он 100500 лет будет удерживать пружину в сжатом положении? Нельзя ли эту энергию использовать в народном хозяйстве?

[nibenimed]

arseniiv в сообщении #1264119 писал(а):

Магнитное поле самой стрелки, конечно, влияет на ток в проводе, но можете прикинуть, насколько. Наверняка для данной установки тепловые потери в проводе (и батарейке) будут больше.

Это не совсем то, про что я спрашиваю. Мой вопрос не про влияние компаса и тока в проводу друг про друга. Мой вопрос исключительно про энергию батарейки, точнее про длительность времени, за которое батарейка разрядится в случаях без компаса и с компасом.
Разговор на другом форуме начался с моего утверждения, что если мы разместим по всей длине провода очень много компасов, то батарейка разрядится очень быстро, потому что основной расход энергии батарейки будет на удержание стрелок компасов в противоестественном положении, а не (полезный расход) на свечение лампочки. Вот с этого начали разбираться, пришли к ситуации с одним компасом у провода. И выяснилось, что мой оппонент не может пояснить мне свою позицию в рамках закона сохранения энергии. Зашли в тупик. Поэтому я и пришел к вам за помощью.

arseniiv в сообщении #1264119 писал(а):

Постоянное же магнитное поле, создаваемое проводом, не требует для поддержания ничего,...

Если я вас правильно понял, вы тоже утверждаете что -

nibenimed в сообщении #1264112 писал(а):

...в обоих экспериментах замер выдал бы одинаковое значение 1 час.

Пожалуйста подтвердите, что это так, чтобы разговор не запутался.

arseniiv в сообщении #1264119 писал(а):

...в чём можно убедиться, взяв сверхпроводящий контур и заставив течь по нему ток — магнитное поле появится, но дальше, пока сверхпроводимость не нарушена, всё будет замечательно, никакой траты энергии.

Этот случай мы тоже обсуждали. И я вынужден с вами не согласится, потому что понимаю так - если мы начнем считать баланс энергии, то выяснится, что поддержание низкой температуры сверхпроводимости неограниченно долгое время потребует от вас постоянного расхода энергии на создание этой самой низкотемпературной среды вокруг кольца сверхпроводника с током. Вот ваши затраты электричества на креогеннику и есть тот расход энергии, который удерживает стрелку компаса в противоестественном положении. Т.е лично мне в случае с балансом энергии здесь все понятно, та же батарейка, только опоследовательно.
Если это не так, если я ошибаюсь, то уточните, пожалуйста, какой источник энергии вы видите для бесконечно долго поддержания сверхпроводимости. Он естественного происхождения или искусственного?

[amon]

Не расходует батарейка энергию на "удержание стрелки" также как веревка не расходует энергию на "удержание пружины".

[Dmitriy40]

nibenimed в сообщении #1264131 писал(а):

поддержание низкой температуры сверхпроводимости неограниченно долгое время потребует от вас постоянного расхода энергии на создание этой самой низкотемпературной среды вокруг кольца сверхпроводника с током.

Возьмите высокотемпературный сверхпроводник, остающийся в сверхпроводящем состоянии даже при 100°С. Ну и что что таких пока не создали, кроме мелких технических проблем этому ничего не мешает, во всяком случае в рамках этой задачи.

nibenimed в сообщении #1264131 писал(а):

основной расход энергии батарейки будет на удержание стрелок компасов в противоестественном положении,

Нет, энергия батарейки расходуется однократно на начальное создание магнитного поля после включения тока и непрерывно на преодоление оммического сопротивления цепи. В сверхпроводящей цепи энергия не расходуется.

nibenimed
Со школы известно что энергия тратится лишь на совершение механической работы, а она совершается приложенной силой лишь при наличии перемещения. Стрелка компаса в покое не перемещается, следовательно работа приложенных к ней сил равна нулю и никакая энергия не расходуется.
Энергия может расходоваться на создание сил, но вовсе не обязательно.

[arseniiv]

nibenimed в сообщении #1264131 писал(а):

И я вынужден с вами не согласится, потому что понимаю так - если мы начнем считать баланс энергии, то выяснится, что поддержание низкой температуры сверхпроводимости неограниченно долгое время потребует от вас постоянного расхода энергии на создание этой самой низкотемпературной среды вокруг кольца сверхпроводника с током.

А вот и нет (и я надеялся, что вы не будете приводить этот «аргумент»). Засуньте всю установку в идеальную теплоизоляцию. Если хотите — переместите её в пустую в иных отношениях вселенную. Или возьмите высокотемпературный, как уже написали выше.

[fred1996]

nibenimed
Как уже выше отмечалось другими товарищами, определение работы в физике и повседневной жизни - это далеко не одно и то же.
Это основной тезис, из которого следует исходить. Остальное - это уже конкретные детали.
В вашем случае батарейка, создавая ток через сопротивление, в первом приближении расходует энергию на нагревание этого сопротивления. Пример с растянутой пружинкой - очень хорошая иллюстрация. Наш мир вообще в каком-то смысле достаточно равновесная система. В ядре атома стабильного изотопа сильные взаимодействия компенсируются электромагнитными. На единицу массы они просто чудовищны в обычных масштабах. Но при этом никакой работы не совершают. Хотя, при определенных условиях равновесие нарушается, и последует большой БУМ. Но это уже другая задача.
Штангист, держа тяжелую штангу на вытянутых руках с точки зрения физических законов на это удержание не тратит никакой работы. Несмотря на то, что внутри него проистекает весьма интенсивный процесс превращения химической энергии например в тепловую и другую химическую энергию.

[nibenimed]

Спасибо за ответы. Внимательно прочитал. И вынужден подметить - разговор на этом форуме потек в русло такое-же, как и на другой площадке. Да, есть постулат "энергия батарейки расходуется на первоначальный поворот стрелки компаса из естественного положения в противоестественное, а на удержание стрелки в этом положении энергия батарейки уже не расходуется". Хорошо. Я тоже этот постулат слышал. Можно сто раз его повторить, но он так и останется постулатом. А моё недопонимание исключительно практическое, его предмет, вроде, сформулирован достаточно ясно - есть два эксперимента, соответственно есть два замера:
1 без компаса - батарейка разрядилась за 1 час.
2. с компасом - батарейка разрядилась за ?... за какое время?
Если по п.2 утверждение "1 час", то хотелось бы понять, как такое может произойти без нарушения известных законов физики. Вот, представьте, вы 1 час держите руку на весу просто пустую, и еще 1 час держите руку, в которой зажата гиря 1 кг. По вашим утверждения получается, что и в первом, и во втором случае организм расходует одинаковое количество калорий. Мне вот что-то сомнительно. Но если это так, то хотелось бы какого-то пояснения. Потому что, в моем представлении, одинаковое количество калорий организм затратит лишь в случае, если на время 1 час пустой руки будет приходится лишь 15 минут времени руки с гирей 1 кг (числа, конечно, условные, но, надеюсь, ход моих рассуждений понятен).
Аналогично я рассуждаю и про батарейку. Вроде все логично. Если вы видите какую-то ущербность в моей логике, то пожалуйста укажите в каком месте я ошибаюсь.
Сразу представлю свое понимания ситуации с компасом, как механической конструкции -

Что в электрическом случае выполняет-то роль этой самой стеночки, к которой прикручен динамометр в случае механическом?
На этот вопрос мой оппонент на другом форуме не смог. Потому что ссылка на "эта стеночка есть, потому что так гласит постулат" плохо согласуется с законом сохранения энергии. Ведь если стеночка есть, значит кто-то или что-то её предварительно создал и поддерживает, а на поддержание тратится энергия. Если не тратится, то хотелось бы понять, почему природа сделала исключение именно для компаса находящегося рядом с проводом по которому течет электрический ток.

-- 10.11.2017, 21:39 --

wrest в сообщении #1264123 писал(а):

Вместо батарейки и провода берёте постоянный магнит и подносите к компасу. Стрелка отклонится и будет в отклоненном положении неопределенно долго, при это магнит не "сядет".

Да, это случай мы тоже обсуждали. На самом деле постепенная размагничиваемость магнита - это совершенно естественный природный процесс. Нет ничего вечного. И для данного случая откуда берется энергия на удержание в противоестественном положении стрелки компаса совершенно понятно - из постепенной "просадки" магнита. Так что по итогу магнит именно "сядет". Вы ошибаетесь. (хотя случится это, конечно, не скоро... но если рядом с магнитом будет не один компас, а очень очень много, то магнит "сядет" буквально за секунду )

[EUgeneUS]

fred1996 в сообщении #1264142 писал(а):

Штангист, держа тяжелую штангу на вытянутых руках с точки зрения физических законов на это удержание не тратит никакой работы. Несмотря на то, что внутри него проистекает весьма интенсивный процесс превращения химической энергии например в тепловую и другую химическую энергию.

Из той же оперы вопрос: сколько энергии тратится (или "работы совершается"), если толкать стенку?
Важно понимать (уверен, Вы понимаете) различие между физикой и биомеханикой.
С точки зрения физики - нет перемещения, следовательно нет работы, следовательно энергия не затрачивается. И это безусловно правильно.
С точки зрения биомеханики - мышцы не могут находиться в напряженном состоянии без затрат энергии. Это также правильно, но с оговорками: если посмотреть как происходит напряжение мышц, то увидим движение и работу (в физическом смысле).
Поэтому во всяких спортивных делах стараются сделать тоже самое с использованием более скелета, сухожилий, и менее - мышц. Называется "техника".

-- 10.11.2017, 20:47 --

nibenimed в сообщении #1264145 писал(а):

Да, есть постулат "энергия батарейки расходуется на первоначальный поворот стрелки компаса из естественного положения в противоестественное, а на удержание стрелки в этом положении энергия батарейки уже не расходуется". Хорошо. Я тоже этот постулат слышал. Можно сто раз его повторить, но он так и останется постулатом.

Настолько вольное обращение с термином "постулат" выдает Вас, как слушателя некого адепта лженауки, не будет упомянуто его имя к ночи.
Никакой это не "постулат", это - вывод, требующий доказательства.

nibenimed в сообщении #1264145 писал(а):

1 без компаса - батарейка разрядилась за 1 час.
2. с компасом - батарейка разрядилась за ?... за какое время?
Если по п.2 утверждение "1 час", то хотелось бы понять, как такое может произойти без нарушения известных законов физики.

Дорогой товарищ, Вы не понимаете. Именно ответ "1 час" соответствует утверждению "без нарушения известных законов физики". "Известных" в смысле "общеизвестных", а не "известных Вам лично". А вот если эксперимент достоверно даст результат "не 1 час" - то это повод поразбираться, и поискать какие-то тонкие эффекты (эти "тонкие эффекты", очевидно, также не будут противоречить законам физики, но будут учитывать больше обстоятельств).

[miflin]

(Оффтоп)

nibenimed в сообщении #1264145 писал(а):

Я бы посоветовал Вам обходиться без этих смайликов. Суетливым нищим мало подают.
Разве что бесплатнай билет в "Пургаторий"...

[nibenimed]

EUgeneUS в сообщении #1264148 писал(а):

nibenimed в сообщении #1264145

писал(а):
Да, есть постулат "энергия батарейки расходуется на первоначальный поворот стрелки компаса из естественного положения в противоестественное, а на удержание стрелки в этом положении энергия батарейки уже не расходуется". Хорошо. Я тоже этот постулат слышал. Можно сто раз его повторить, но он так и останется постулатом.

Настолько вольное обращение с термином "постулат" выдает Вас, как слушателя некого адепта лженауки, не будет упомянуто его имя к ночи.
Никакой это не "постулат", это - вывод.

Вы не поняли, или я криво высказался. Это - постулат моего собеседника. А не его вывод. Вот как раз вывод этого постулата я бы от собеседника с удовольствием послушал. Но это собеседник с другого форума сделать этот вывод не смог. Если вы сможете - буду вам благодарен. Собственно за помощью в этом я сюда и пришел.

[arseniiv]

nibenimed в сообщении #1264145 писал(а):

И для данного случая откуда берется энергия на удержание в противоестественном положении стрелки компаса совершенно понятно - из постепенной "просадки" магнита.

Понятно: вы хотите, чтобы тему снесли в Пургаторий. Если магнит не бить, не перемагничивать/размагничивать (в более сильном поле, или хитрым способом) и не нагревать выше точки Кюри, ничего с ним не будет. Магниты в естественных условиях трудно уж совсем не ударять.

-- Пт ноя 10, 2017 22:58:37 --

nibenimed в сообщении #1264153 писал(а):

Вот как раз вывод этого постулата я бы от собеседника с удовольствием послушал.

Да ладно, с удовольствием? Мы же, по вашим словам, отдаляемся от темы и вообще не правы.